大跨度连续钢桁架柔性拱桥带拱顶椎施工新技术

一、合肥铁路枢纽南环线经开区建设项目 1、合肥南环线南淝河大桥

2011年9月6日，长461米、主跨达229、5米的由中铁四局钢结构公司施工的合肥铁路枢纽南环线南淝河钢桁梁特大桥顺利跨越合宁高速公路。为保证工程顺利优质施工，中铁四局钢结构公司开工伊始就确立了争创国家质量最高奖“鲁班奖”的创优目标，制定了科学严谨的安全质量保证体系和措施，强化现场文明管理，加大科技攻关。由公司总工程师领衔、集中优秀工程技术人员组成的数个科技攻关队和QC科技攻关小组，通过外出取经、校企联合、专家指导和刻苦钻研，已先后获得弦杆制造、复合钢板焊接、杆件划线、不锈钢复合桥面板焊接工艺评定和无损检测标准、柔性拱“带拱顶推，拱脚合拢”施工方案等多项科研成果，填补多项国内桥梁施工技术空白，大桥施工质量和安全生产始终处于良好控制状态，受到专家和业主好评。随着主跨跨越的顺利完工，柔性拱的架设施工将全面展开。 2、工程概况 合肥铁路枢纽南环线经开区和南淝河两座钢桁梁柔性拱特大桥，是重点控制工程，合肥市的地标性亮点工程，也是中铁四局钢结构公司开拓钢结构桥梁施工新领域的里程碑工程，技术、工艺上均具有较大难度和

较高水平。一是26°斜交、小角度跨越交通繁忙的合宁高速公路，主跨跨度达到229、5米，为国内同类桥梁之首；二是钢桁梁柔性拱矢高45米，桥梁最高处拱顶至地面相对高度达80米，桥身重达13000吨，桥梁拼装时的高空作业时间长、安全风险大；三是桥面采用参与主桁共同受力的正交异性板整体桥面，材料为抗高温高压，耐腐蚀性强的特种不锈钢复合钢板，钢板之间的叠合与焊接工艺

合肥铁路枢纽南环线的 钢桁梁柔性拱特大桥

要求苛刻，为铁路客运专线桥梁中首次采用。 3、方案比优

据中铁四局钢结构公司方继教授介绍，在建设合肥铁路枢纽南环线的钢桁梁柔性拱特大桥时，他们一共提出了四个施工方案（1）、吊索塔架双向悬拼架设 （2）、临时墩辅助架设 （3）、钢桁架多点顶锥，先梁后拱架设 （4）、钢桁架带拱顶椎，柔性速拱拱脚合龙；经过科学论证施工技术、施工安全、造价经济、设备使用难易等，选择了第四种方案。

那么方案四的选择优势又在哪里呢？第一、在高公路限界外施工，能够确保行车安全，消除施工交通安全隐患；第二、拼装支架集中拼装，有利于提高工程质量与施工效率，可以实现工厂化管理；第三、带拱顶椎可以避免钢桁架以及柔性拱合龙的技术难题；第四、投入的机械设备预计施工场地比较少，建设成本低。 4、该建设项目的施工工艺主要有辅助支架施工；拼装支架搭接，辅助桥墩架设；架挡梁，带拱顶椎架设；涉路交通施工安全施工。 5、工辅助设施与设备

整个项目得到公司以及上级领导的高度重视，为了确保工程质量，施工设备和设施也是严格甄选的。主要的设备有：拼装支架（20×80的拼装平台架设）；主跨辅助墩（3个节间设置2个大型辅助墩，辅助墩由16根直径1.5m，埋深55m的钢筋混凝土灌注的桩组成）；导梁（带竖杆的N形三角桁架，8个节间，全长102m。）；滑道与滑块（铰接式滑块，不锈钢滑道）；多点同步顶锥系统（水平牵引装置，竖向顶升装置，侧向纠偏装置） 6、施工关键技术

合肥铁路枢纽南环线的钢桁梁柔性拱特大桥项目，利用的技术都是先进的，关键的有：带拱顶椎施工技术；导梁土墩技术；大型柔性拱梁架设以及合龙技术；起落梁施工技术；施工监控技术（变形、应力监控）。 整个项目可谓是中铁四局钢结构

公司全体员工的心血的凝聚。特别是弦杆制造、复合钢板焊接、杆件划线、不锈

钢复合桥面板焊接工艺评定和无损检测标准、柔性拱“带拱顶推，拱脚合拢”施工方案等多项科研成果，填补多项国内桥梁施工技术空白。“合肥铁路枢纽南环线的钢桁梁柔性拱特大桥”如同一座彩虹桥横跨合宁高速，屹立在合肥的上空，不愧为一个伟大的建筑。 二、高墩大跨连续刚构桥

高墩大跨连续刚构桥是一种多次超静定的复杂的空间受力体系，其影响因素众多，最终结构的形成将经历复杂的体系转化过程，且施工中对已完成结构的调整措施有限因此，对于高墩大跨连续刚构桥，设计阶段的结构计算分析就显得特别重要。

一种钢桁架结构整体提升用防倾柔性导索，属于工程建筑施工技术领域。设有底座、导索、钢筋圆环和型钢，底座由地锚、钢板吊耳和钢筋混凝土基础座构成，钢板吊耳通过地锚固定在钢筋混凝土基础座上。型钢设置在上部固定装置上，导索穿过钢桁架的钢筋圆环，上、下端分别与型钢上的钢筋圆环和底座上钢板吊耳连接固定。新型结构合理简单，生产实施容易，成本低，使用效果好，方便快捷。柔性导索采用钢绞线或高强钢筋，导索上下部固定用型钢和地锚，均为建筑用通用材料，易于取得且成本低，适用于在狭小空间且周边建筑为已施工完成的幕墙结构或其它不适于设置导轨的建筑物之间钢桁架结构整体提升防侧移、防倾斜。

三、高塔大跨的斜拉桥逐抗震设计及地震作用下可靠性问题

随着近年我国经济和交通的大规模发展，越来越多的大跨度桥梁建造并投入使用，而且桥梁的规模越来越大，高塔大跨的斜拉桥逐渐增多，作为生命线工程之一的桥梁工程，其抗震设计及地震作用下可靠性问题变得尤为重要。

可靠度的研究现状和可靠度理论及一些计算方法在桥梁可靠度计算中的应用，基于结构承载能力、结构正常使用状态和结构可靠度体系对国内外可靠度进展加以说明针对现今可靠度计算中常用的一次二阶矩方法缺陷加以改进传统可靠度计算一次二阶矩方法，由于其分析方法求解验算点，需要求算功能函数的一阶导数，这就需要功能函数连续，另一方面很多函数的一阶偏导数得求解也很困难还有就是一次二阶矩方法分

析过程以收敛而不是距离最短为计算目标，当遇到多峰性功能函数时，由于出始

点选择的不同，收敛于局部验算点甚至不收敛的可能性总是存在的而利用遗传算法的优点就可以避开函数求导和克服由于初始点选择而导致的不收敛问题还讨论了非一致地展激励作用下大跨度结构随机反应的反应谱分析方法并根据文献重新推导了多点激励反应谱分析组合公式，计算了桥梁结构峰值反应的均值和标准差在此基础上，发展了非一致地震激励条件下的结构抗震可靠度分析方法，并通过引入一些合理的假定，使用简化后的系数参与计算，使得运算得以简化结合实例分析，激励分析方法进行比较，在进行桥梁结构可靠性分析时，具有较高的计算精度和效率 最后，双塔斜拉桥为例建立了分析模型，进行了桥梁的模态分析、静力分析和动力分析，并基于以上方法进行了多点激励下桥梁可靠度的计算分析。